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Photoelektrische Anordnung zum Anzeigen bewegter Objekte Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf eine photoelektrische Anordnung zum Anzeigen bewegter
Objekte, welche lediglich auf die durch die Bewegung des Objekts ausgelösten Impulse
anspricht. Eine solche Anordnung kann beispielsweise Alarmglocken, Fahrzeugsignale
o. dgl. oder auch Prüfvorrichtungen zur Feststellung von Flecken, Fehlern usw. in
einem Material betätigen.
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Die bisher zu diesem Zweck bekannten Anordnungen arbeiten in Abhängigkeit
von dem gesamten auf eine photoelektrische Zelle fallenden Lichtstrom und stellen
Abweichungen der gesamten Beleuchtungsstärke von einem vorgegebenen Wert fest.
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Es ist auch bereits an sich bekannt, die auf eine photoelektrische
Zelle einwirkenden Prüfstrahlen aufeinanderfolgend zu unterbrechen. Hierbei handelte
es sich jedoch nicht darum, die Bewegung eines Okjekts festzustellen, vielmehr wurden.
derartige Anordnungen z. B. in Verbindung mit Fernseheinrichtungen benutzt. Es sind
auch Anordnungen bekannt, die bezwecken, mittels einer umlaufenden Lichtquelle,
deren Licht auf eine in einem elektrischen Stromkreis liegende Selenzelle fällt,
elektrische Energie zu erzeugen. Hierbei mußte ein Spiegel einen ganz bestimmten
Platz innerhalb der Anordnung einnehmen jund mußte sich in einer ,genau vorbestimmten
Weise bewegen. Schließlich ist es auch bekannt, etwa Zigaretten in, gleichem Abstand
voneinander und mit gleichbleibender Geschwindigkeit an einer photoelektrischen
Einrichtung vorbeizuführen, um festzustellen, ob die Zigaretten in richtiger Weisse
geordnet sind. Dabei werden die Lichtstrahlen durch einen Hohlspiegel gesammelt
und auf eine photoelektrische Zelle reflektiert.
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Demgegenüber stellt sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, auf
photoelektrischem Wege innerhalb eines verhältnismäßig großen Gesichtsfeldes einen
sich bewegenden Körper zu entdecken, wobei die Anordnung in weiten Grenzen von .der
Stärke der Gesamtbeleuchtung des Gesichtsfeldes unabhängig ist. Eine derartige Anordnung
ähnelt in ihrer Wirkungsweise der biologischen Funktion des Auges, das auch in einem
großen Gesichtsfeld einen kleinen Gegenstand wahrnehmen kann, und zwar gleichfalls
in weiten Grenzen unabhängig von der Stärke der Gesamtbeleuchtung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das beliebig beleuchtete Gesichtsfeld
selbst oder ein Bild des Gesichtsfeldes durch ein ruhendes Raster unterteilt, und
es werden eine oder mehrere Photozellen dadurch intermittierend beeinflußt, daß
das bewegte, im Verhältnis
zu dem gesamten Gesichtsfeld kleine Objekt
bei seinem Durchgang durch das Gesichtsfeld abwechselnd ganz oder teilweise von
den lichtundurchlässigen bzw. lichtdurchlässigen Stellen des Rasters verdeckt bzw.
freigegeben -wird.
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Vorzugsweise sind zwei finit in ihrem Durchlässigkeitsbereich gegeneinander
versetzten Rastern versehene, auf eine gemeinsame einzige Vorrichtung wirkende Gruppen
von Phötozeil.en vorgesehen, auf welche das durch eine optische Vorrichtung in zwei
Lichtkanäle gelenkte Licht des Gesichtsfeldes einwirkt, so daß das Bild des bewegten
Objekts abwechselnd die eine oder andere Gruppe der Photozellen beeinfl.ußt.
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Die bei vorliegender Erfindung verwendete elektrische Anordnung ist
in bekannter Weise so ausgebildet, daß- sie unabhängig von dem festen Wert der Beleuchtung
ist und daß sie ferner auch unempfindlich ist für langsame Beleuchtungsänderungen,
wie sie z. B. 'durch Veränderung der Schatten bei fortschreitender Tageszeit, durch
Wolken, die sich vor die Sönne sehieben,u.a.m. bewirkt werden. Ebenso haben langsame
Änderungen der Empfindlichkeit der Photozellen. oder langsame Änderungen der Verstärkercharäkteristik
leinen Einfiuß. Sie spricht dagegen auf alle plötzlichen Änderungen der Beleuchtung
an und ist besonders für pulsierende oder schwingende Komponenten der- photoelektrischen
Ströme empfindlich, die durch abwechselnde Beleuchtung der Photozellen erzeugt werden.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen .an Hand der beiliegenden
Figuren, die im einzelnen noch mannigfaltig abgeändert werden können, dargestellt
werden.
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Fig. i zeigt eine schematische Skizze einer Ausführung der Erfindung,
die von einem sich bewegenden Objekt betätigt wird.
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In Fig. 2; 3 und 4 sind Abweichungen der in Fig. i gezeigten Anordnung
aufgeführt. Fig. 5 gibt eine Ausführung der Erfindung wieder, die zur Überprüfung
von Unvollkommenheiten in einem Material geeignet ist. Fig: 6 stellt eine Abänderung
der in Fig. 5 gezeigten Ausführung der Erfindung dar.
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In Fig. i umfaßt das Objektiv i das optische Feld 2, in dem sich ein
bewegliches Objekt 3 befindet, unterscheidbar durch Farbe oder Schattierung von
Hintergrund und Umgebung. Das auf das Objektiv i fallende Licht wird durch Ablenk
.prismen 4, 40 und j 50 5o in zwei parallele Strablenbündel geteilt, die ein Paar
gleicher Photozellen 6, 6o erregen. Ein Paar Sammellinsen 8, 8o dient zur Konzentrierung
des Lichtes auf die Photozellen 6, 6o. An Stelle der Prismen 4, 40 und 5, 5o können
auch z. B. zwei Objektive i Verwendung finden. Mit Hilfe der Prismen q., 40 und
5, 50 erzeugt das Objektiv i entsprechend seiner Brennweite zwei Bilder des
Feldes 2 in den entsprechenden - Bildebenen. Die Sammellinsen 8; 8o sind kurz hinter
diesen Bildebenen angeordnet. Nahe an den Bildebenen sind im Strahlengang Raster
7, 70 vorgesehen.
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Die beiden Raster 7, 70 sind in eine Anzahl kleiner Felder geteilt,
von. denen immer abwechselnd eines lichtdurchlässig rund eines lichtundurchlässig
ist. Die Unterteilung kann regelmäßig oder unregelmäßig sowie nach. verschiedenartigen
Mustern oder Formen ausgebildet sein. Beide Raster weisen. die gleiche Musterung
auf, derart jedoch, daß, wenn ein bestimmtes Flächenelement auf dem Schirm 7 undurchlässig
ist; das entsprechende Element des Schirmes 7o durchlässig ist, und umgekehrt.
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Die in Fig. i dargestellten Raster sind z. B. nach einem Schachbrettmuster
unterteilt. Die rechtwinklige Teilung von 7 und 70 ist identisch in Form und Ausmaßen,
dagegen .ist jede bei 7 durchlässige Stelle bei 70 undurchlässig.
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Es wird nun je ein Bild des Gesichtsfeldes 2 auf die Raster? und
70 projiziert, und zwar derart, daß, wenn die Lage eines bestimmten Punktes
des Gesichtsfeldes 2 bei 7 auf eine undurchlässige Stelle trifft, derselbe Punkt
in dem bei 70 projizierten Bilde auf einer durchlässigen Stelle liegt. Damit
kann der Lichtstrahl des besagte. Punktes durch das Raster 7o hindurchgelangen und
auf die Photozelle 6o auftreffen, während der entsprechende Parallelstrahl von dem
Raster 7 unterbrochen wird und die Photozelle 6 nicht erreicht. .
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Daraus folgt, daß ein beliebiger Lichtstrahl, der von irgendeinem
gegebenen Punkt des Feldes 2 ausgeht, bis zu den Rastern 7, 70 doppelt übertragen
wird, daß aber dahinter nur einer der beiden Lichtstrahlen besteht lind nur eine
der beiden Photozellen trifft, während der andere von dem Raster zurückgehalten
wird. Daher erreicht das von einem gegebenen Punkt ausgestrahlte Licht dis eine
oder die andere Photozelle, nie aber beide zugleich. Betrachtet man zwei Punkte
im Felde 2, die angenähert so weit voneinander entfernt sind, daß ihr auf die Linse
i bezogener Abständiiinkel von der gleichen Größe ist wie der Winkel der Unterteilungen
der Raster 7, o, so wird der von dem einen Punkt ausgehende Lichtstrahl auf die
Photozelle 6, der von dem anderen Punkt ausgehende auf die Photozelle 6o fallen.
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Wenn daher in dem Gesichtsfelde 2 sich ein Objekt bewegt, dessen Entfernung
von der Linse und dessen Größe derart ist, daß seine auf den Rastern 7,
70 entworfenen Bilder von
der gleichen Größenordnung sind
wie die Unterteilung der Raster, so erscheinen die Bilder bei der Bewegung des Objekts
3 abwechselnd ,auf den undurchlässigen rund den durchlässigen Teilen eines jeden.
Rasters. In dem Augenblick, in dem ein Bild auf einem durchlässigen Flächenelement
z. B. des Rasters 7 erscheint, erregt es die Photozelle 6. Das entsprechende Bild
erscheint gleichzeitig auf einem undurchlässigen Flächenelement des Rasters
70 und kann die Photozelle 6o nicht beeinflussen. Nach einer kleinen Bewegung
des Objekts gelangt das erste Bild auf ein undurchlässiges Flächenelement des Rasters
7 und das zweite auf ein durchlässiges Flächenelement des Rasters 70, wodurch nunmehr
die Photozelle 6o erregt wird, die Photozelle 6 dagegen unbeeinflußt bleibt. Auf
diese Weise veranllaßt die Bewegung des Objekts 3 eine wechselweise Erregung der
Photozellen 6 und 6o. Die Frequenz, mit der die Photozellen 6 ,und 6o erregt werden,
hängt ab von der Schnelligkeit der Bewegung, der Entfernung des Objekts 3 von dem
Objektiv i und von der Feinheit der Unterteilung der Raster 7 und 70,.
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Wenn andererseits in dem Gesichtsfeld 2 keine Bewegung stattfindet,
muß der Lichtstrom ganz unabhängig von der Verteilung der Farben -und Schatten des
Hintergrundes und von den verschiedenen , ein optischen Feld vorhandenen ruhenden
Gegenständen bei einer beliebigen Art der Raster die Photozellen 6 nmd 6o je in
gleichen und konstanten Werten erreichen. Ä#nderunben in der Allgemeinbeleuchtung
des Gesichtsfeldes 2 verursachen in beiden Photozellen 6 und 6o gleiche Erregungsänderung.
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Die Photozellen befinden sich nun in einer elektrischen Schaltung,
die auf die Differenz der Erregung die Photozellen 6 und 6o anspricht.
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Die Photozellen. 6 und 6o können z. B., wie in Fig. i dargestellt,
in einen Brückenstromkreis 9 eingeschaltet sein, der die Abgleichwiderstände io
und ioo enthält. Die Brücke 9 wird von einer geeigneten Stromquelle i i an zwei
gegenüberliegenden Brückenpunkten gespeist. An den beiden anderen Brückenpunkten
liegt der restliche Teil der Anordnung, der bei richtiger Abgleichung der Brücke
nur dann eine elektrische Spannung erhält, wenn eine Differenz zwischen den Intensitäten
der Strahlenbündel besteht, die auf die Photozellen 6 und 6o auftreffen.
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Wenn nun ein Objekt mit gegenüber der Umgebung unterscheidbarer Farbe
oder Schattierung sich durch das Gesichtsfeld 2 bewegt, erhalten die Photozellen
6 und 6o über die Raster 7 und 70 abwechselnd einen Lichtimpuls, und es wird
sich dadurch an den Abgreifpunkten der Brücke 9 eine entsprechende Wechselspannung
ausbilden.
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Um nun diese Wechselspannung zur Beeinflussung einer Relaisanordnung
zu verwenden, sind die Abgreifpl Akte der Brücke in bekannter Weise über einen Kondensator
12 mit den Enden eines Widerstandes 13 verbunden. Die an den Enden des Widerstandes
13 auftretende Spannung ist somit der wechselnden Komponente der Lichterregung in.
den Photozellen proportional.
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Wenn aus irgendeinem Grunde, z. B. ungünstigen Einzelheiten in der
Zusammensetzung,des Gesichtsfeldes 2 oder Ungleichheit der photoelektrischen Charakteristiken
ioder Änderung der Empfindlichkeit der Photozellen, die photoelektrischen Strönie
in 6 und 6o nicht genau abgeglichen sind, erscheint eine entsprechende konstante
Differenzspannung an den Potentialpunkten der Brücke 9. Diese kann. aber keinen
Strom in dem Widerstand 13 und damit auch keinen Spannungsabfall an ihm verursachen.
Nur durch eine im optischen Feld stattfindende Bewegung eines Objekts kann also
am Widerstand 13 ein Spannungsabfall hervorgerufen werden.
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Dieser Spannungsabfall wird einem Verstärkerrohr 15 oder einem anderen
geeigneten Verstärker zugeführt.
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Das Verstärkerrohr 15 wird von einer entsprechenden Stromquelle 14
gespeist. Der Anodenstromkreis enthält beispielsweise ein Relais oder ein anderes
geeignetes Gerät r6 mit einem Kontakt 17, der zur Betätigung eileer beliebigen Signal-
oder Kontrolleinrichtung usw. dienen kann. Durch geeignete Vorspa.miung des Gitters
wird in bekannter Weise erreicht, daß unter normalen Bedingungen kein Strom in der
Wicklung des Relais 16 fließt. Bewegt sich dagegen ein Gegenstand in dem Gesichtsfeld
2 und ruft einen Wechselstrom im 'iderstand 13 hervor, dann wird dem Gitter des
Rohres 15 eine Wechselspannung aufgedrückt, und damit fließt ein Strom in der Relaiswicklung.
hTatürlich können mehrere Verstärkerstufen zwischen die Röhre 15 und das Relais
16 gelegt werden.
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Um klarer die grundsätzliche Wirkungsweise auseinandersetzen zu können,
wurde in Fig. i eine einfache Anordnung der Erfindung geieigt. Das schließt jedoch
nicht aus, daß in Verbindung mit ihr von anderen Verstärkungs-und Gleichrichtungsschaltungen
Gebrauch gemacht werden kann.
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Zur Veranschaulichung wurden in Schachbrettmuster unterteilte Raster
7- und 70 gezeigt. Es können aber auch andere regelmäßige oder unregelmäßige
Muster und Teilungsarten für die Raster Anwendung finden und dadurch weitere vorteilhafte
Ergebnisse erzielt werden.
Sind beispielsweise die Raster -nur in
senkrechter Richtung geteilt, wie in Fig.2 dargestellt ist, dann spricht die App
Tatur nur auf die waagerechte Komponente der Objektsbe--vegung ,an, da nur eine
Bewegung in dieser Richtung wechselnde Komponenten der photoelektrischen Ströme
erzeugt. In ähnlicher Weise kann die Richtung der Rasterung in jedem gewünschten
anderen Winkel geschehen.
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Es können ferner zwei Ausrüstungen nach Fig. i mit Schirmen, die nach
Fig. 2 nur in einer Richtung unterteilt sind, vorgesehen werden. Dabei soll das
zu der einen Ausrüstung gehörige Rasterpaar mit seiner Teilung im rechten Winkel
zu dem zur zweiten Ausrüstung gehörigen Rasterpaar stehen. Jede Ausrüstung liefert
über ihre Verstärkeranordnung einen entsprechenden Ström. Einer deser Ströme ist
der Bewegungskomponente in einer Richtung und der andere ist der hierzu senkrecht
stehenden Bewegungskompan @enbe proportional. Eine Vorrichtung, die auf das Verhältnis
dieser beiden Ströme anspricht, zeigt die Bewegungsrichtung :des Gegenstandes an,
da das Verhältnis der Ströme gleich der Tangensfunktion zwischen dem von der Be-«reg
ungsrichtung und dem durch die Rasterteigen bestimmten Koordinatensystem gebildeten
Winkel wird.
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Mit der angenommenen Doppelausrüstung von zwei Rasterpaaren mit senkrecht
zueinander stehender LiiiienteiIung läßt sich ein weiterer Effekt erzielen." Die
vier Raster mögen so angeordnet sein; daß- sie gleichlaufend, also auch unter Beibehaltung
der rechtwinkligen Einstellung der Paare zueinander verdrehbar sind; oder drehbare
Prismen oder Spiegel mögen so den zwei Objektiven i zugeordnet sein, daß sie die
gleiche Verdrehungswirkung hervorrufen. Verdreht man jetzt die Doppelapparatur und
stellt sie so ein, daß der von einer Ausrüstung gelieferte Strom ein Maximum hat
und der andere Null geworden ist, dann gibt die Achsenteilung=die Bewegungsrichtung
des beobachteten Gegenstandes an.
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Diese Doppelausrüstung kann z. B. verwendet werden, um die Flugrichtung
eines die Vorrichtung überfliegenden Luftfahrzeuges anzuzeigen, wobei dieses Ereignis
entweder selbsttätig aufgezeichnet oder durch Fernübertrab ng auf eine gewünschte
Empfangsstation übertragen werden kann.
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Fig.3 zeigt eine weitere Rasterausführung; die zur Feststellung des
Eintretens oder Eindiingensunbefugter Personen in ein bestimmtes Gebiet Verwendung
finden kann. Außer der besonderen Rasterausführung 2o, 2oo ist die Anordnung der
Apparatur in Fig.3 die gleiche wie in Fig. i und daher zum Teil, fortgelassen.-
Beispielsweise sei angenommen, daß befugte Personen häufig von dem. Tor 18 zu :der
Tür i9 in Fig. 3 zu gehen haben.
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Es sollen jetzt'befugte Personen die Weisung erhalten, von dem Tor
18 zur Tür 19 nicht den direkten Weg zu nehmen, sondern beispielsweise erst
eine bestimmte Anzahl von Schritten auf die Ecke 21 hin zu machen und dann sich
der Tür 19 zuzuwenden. Entsprechend diesem angegebenen Weg sind auf -den beiden
Schirmen 20 und Zoo Teile entweder durchlässig oder undurchlässig gemacht, so daß
die Apparatur auf keine Bewegung innerhalb .dieses Weges ansprechen kann. Eine unbefugte
Person, die mit dieser Einrichtung nicht vertraut ist, wird auf geradem Weg durch
das Tor 18 zu der Tür gehen. Das Bild des Eindringlings läuft dann über Teile der
Schirme 20,2oo, die in wechselweise durchlässige und undurchlässige Flächenelemente
geteilt sind, so daß wechselnde Impulse entstehen .und ein Strom in dem Widerstand
13 fließt. Damit spricht das Relais 16 an, das entsprechende Anordnungen zur Anzeige
der Anwesenheit einer fremden Person in Gang setzen kann.
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Bei der Benutzung von gleichmäßig geteilten Schirmen kaum der Verstärker
so angeordnet werden, daß er einen dem im Widerstand 13 fließenden .Strom entsprechenden
Wechselstrom abgibt, der auf . frequenzabhängige Apparate einwirkt. Bewegt sich
nun ein Gegenstand ,durch das optische Feld 2 in einer bestimmten Entfernung von
der photoelektrischen Apparatur und rechtwinklig zum Strahlengang des Feldes, was
z. B. durch einen auf der Landstraße fahrenden Kraftwagen dargestellt sein kann,
dann ist die Frequenz des verstärkten- Wechselstromes eine lineare Funktion von
der Geschwindigkeit des Gegenstandes. übersteigt nun die Geschwindigkeit einen festgesetzten
Wert, dann werden anzeigende oder registrierende Apparate betätigt. Z. B. kann ein
photographischer Appa= rat; der den Kraftwagen und dazu eine Uhr mit Zeit- und Datumsangabe
aufnimmt, zum Ansprechen veranlaßt werden.
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Durch die Anwendung ,von Schirmen der in Fig. q. gezeigten Art kann
ebenso der Richtungssinn einer Bewegung erhalten werden. Die Raster dieser 'Figur
haben senkrechte Teilung und werden daher für waagerechte Bewegungen verwandt. Die
senkrechten Teilungen haben nicht gleiche Breiten, .sondern die Breiten wachsen
von links nach rechts an. Bewegt sich jetzt ein Gegenstand mit gleichförmiger Geschwindigkeit
so, daß sein Bild auf den Rastern von links nach rechts -wandert, dann liefert die
Apparatur einen Strom von abnehmender Frequenz. Bewegt sich der Gegenstand in entgegengesetzter
Richtung,
dann steigt die Frequenz dieses Stromes ,an. Wenn diese Ströme auf geeignete Weise
übertragen oder aufgezeichnet werden, läßt sich eine Anzeige -oder Registrierung
des Richtungssinnes der Gegenstandsbewegungdurchführen.
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Man erkennt, daß es im Falle der schachbrettartigen Rasterung nach
Fig. i noch Möglichkeiten ,gibt, bei denen die Apparatur nicht anspricht. Wenn sich
beispielsweise der Gegenstand waagerecht so bewegt, daß die Bahn seines Mittelpunktes
genau mit einer der waagerechten Teilungslinien zusammenfällt, dann ist es möglich,
daß beide Photozellen 6 und 6o stets in gleicher Weise erregt werden. Wenn auch
in der Praxis dieser Fall selten eintreten, wird, kann es doch wünschenswert erscheinen,
diese Möglichkeit auszuschließen. Wenn nur die waagerechte Bewegung festgestellt
werden soll, werden die Schirme zweckmäßig mit nur senkrechter Teilung ;ausgeführt,
womit dann diese Störungsquelle verschwindet. Soll ,die Anordnung auf Bewegungen
aller Richtungen ansprechen, so kann die erwähnte Störung dadurch vermieden werden,
daßdoppelte Lichtstrahlen-und Rasterpaare benutzt werden, von denen das eine Paar
senkrechte, das andere waagerechte Teilung hat. Dabei ist es nicht notwendig, auch
die Anzahl der Photozellen 6, 6o oder Teile der elektrischen Ausrüstung zu verdoppeln.
Ebenso kann man mit einem Objektiv i auskommen. Notwendig sind nur zusätzliche Prismen
oder Spiegel, um die Lichtstrahlen bei 5 und 5o nochmal zu teilen und diese Doppelstrahlen.
durch je zwei Raster gehen zu lassen. Weiter müssen noch zusätzlich zwei Sammellinsen.
wie 8 und 8o angebrachtwerden, um je zwei Strahlenbündel auf die Photozelle 6 und
auf die Photozelle 6o zu projizieren. Dann hat der bewegte Gegenstand keine Möglichkeit
mehr, über das Teilungsmuster hinwegzukommen, ohne ein Ansprechen zu veranlassen.
Versucht er das mit der senkrechten Teilung, so läuft er genau quer zu der waagerechten
Teilung, und umgekehrt.
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Gleichfalls erkennt der Fachmann, daß im Hinblick auf die Beziehungen
zwischen der Größe der Rasterteilung und der Größe und Entfernung des Gegenstandes
von der Apparatur die Ansprecbintensität verschieden sein kann. Das Raster soll
so gewählt werden, daß es möglichst genau zu Gegenständen einer gewissen Größe paßt.
Hat nun ein Gegenstand mit Rücksicht auf seine Entfernung von der Apparatur eine
solche Ausdehnung, daß das Bild etwa die Breite der doppelten Teilung auf dem Raster
hat, dann werden nur schwache Wechselimpulse gegeben. Da es nur eine genaue Größenbeziehung
gibt, die hierbei einen Nulleffekt erzeugt, kann die Anordnung bei Verwendung von
unregelmäßiger Rasterung in keinem Falle innerhalb des ganzen Bildfeldes unwirksam
sein. Auch hier kann eine Doppelanordnung der Rasterpaare, ähnlich wie oben gezeigt,
angewandt werden, wobei die Rasterpaare verschiedene Teilungsbreiten haben. Eine
solche Anordnung ist dann für ;alle Gegenstandsgrößen entweder über das eine oder
über das andere Rasterpaar empfindlich.
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Zur Anzeige von Fehlern in Werkstoffen können Anordnungen nach Fig.
i Benutzung finden. Entsprechend der einfacheren Anwendungsbedingung werden aber
besser auch einfachere Anordnungen verwandt.
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Für die Überwachung eines Werkstoffes sei angenommen, daß das Material
sich in einem festen Abstand von dem Objektiv i darbietet und .daß es durch .ein
Transportband bewegt wird oder in Form eines sehr langen Bandes, «de es bei Papier
und Tuch der Fall ist, uniunterbrochen an der photoelektrischen Apparatur vorbeistreicht.
In dem letzteren Falle sei den Verhältnissen entsprechend angenommen, daß die Bewegung
nur in einer Richtung stattfinden möge. Wie sich weiter unten zeigen wird, ist es
von Vorteil, wenn die Materialbewegung nur mit einer konstanten vorbestimmten Geschwindigkeit
erfolgt.
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Da dann nur die Bewegung in einer einzigen Richtung beachtet -wird,
braucht die optische Teilung der Raster ? und 70 in Fig. i nur streifenförmig
im rechten Winkel zu der Be,%vegungsrichtung zu sein.
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Um eine genügende Lichtstärke zu erhalten, wird das Feld durch ein
Beleuchtungssystem beleuchtet und eine Anordnung nach Fig.5 verwendet. Hierin ist
22 eine Lichtquelle, zweckmäßig aus einer Batterie oder einer geglätteten Gleichrichterquelle
gespeist, die auf das Material 23 gerichtet ist. Dieses wird ununterbrochen
in der Richtung des Pfeiles bewegt. Mehrere Photozellen 6 sind parallel geschaltet
und räumlich so verteilt, daß das von dem Material 23 reflektierte Licht auf sie
fällt. Über dem Material ist ein. Raster 2¢ angebracht mit abwechselnd lichtdurchlässiger
und undurchlässiger Teilung im rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Materials
23. Ein einfaches gestanztes Blech oder ein anderer entsprechender Werkstoff kann
diesem Zwecke dienen. Vorteilhaft -wird das Blech tiefschwarz gehalten.
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Die Photozellen bilden einen Zweig der Brücke 9, an die .die weitere
Schaltung mit Kondensator 12, Widerstand 13, Verstärkerröhre 15 und Relais 16, genau
wie in Fig. i, sich anschließt. Ein zusätzlicher Widerstand i ooo vervollständigt
die Brückenanordnung 9. Es ist indessen nicht nötig, die vollständige
Brücke
zu benutzen. Die Widerstände i ö itnd i oo können fortfallen, und der positive Piol
der Gleichstromquelle kann. mit den Anoden der Photozellen 6 verbunden werden. Der
negative Pol - von i i liegt dann am Widerstand iooo, dessen anderes Ende mit den
@@,@:auctn der rhotozellen 6 verbunden und aulierdem @an den Kondensator 12 gelegt
ist. Die mit der Kathode der Röhre 15 verbundene Klemme des Widerstandes
13 ist auch an den negativen Pol der Stromquelle i i angeschlossen.
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Nach. den vorausgegangenen Beschreibungen ist einzusehen, daß die
Bewegung eines homogenen Materials unter .dem Schirm 24 durch das beleuchtete Feld
hindurch keine Intensitätsschwankungen des reflektierten und auf die Photozelle
6 nuftreffendeu Lichtes hervorrufen wird. Ist dagegen auf dem Material ,23 ein dunkler
Fleck 25 vorhanden, so befindetsich dieser abwechselnd einmal vor den offenen Zwischenräumen
des Rasters 2q., wo er eine kleine Verminderung des photoelektrischen Stromes verursacht,
und dann vor den undurchlässigen Teilen des Rasters, wo er keine Wirkung auf die
photoelektrischen Ströme .ausübt. Wenn also der Fleck 25 unter dem Raster hinweg
wandert, entstehen Sch,vvankungenin dem photoelektrischen Strom, die Spannungsschwankungen
an. -den Enden des Widerstandes 13 zur Folge haben und damit das Relais 16 zum Ansprechen
bringen. Wie schon bei der Beschreibung der Fig. i erwähnt, kann die am Widerstand
13 auftretende Wechselspannung in jedem gewünschten Grade verstärkt werden.
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Ähnliche Anordnungen können. in dem Fall der Prüfung eines lichtdurchlässigen
oder halbdurchlässigen Materials, wie Cellophan o. dgl" getroffen werden., mit dem
Unterschied, daß sich die Lichtquelle auf der einen Seite, die photoelektrische
Apparatur sich auf der anderen Seite des Materials befindet.
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Wenn das Material an mehreren Ausrüstungen; wie sie die Fig.5 darstellt,
die verschiedene Breiten in der Schirmteilung haben, vorbeiläuft, können. selektive
- Verteilungs- oder Anzeigevorrichtungen. in Gang gesetzt werden, um das Material
nach der Größe der darauf befindlichen Flecke abzustufen. Flecke einer gegebenen
Breite rufen den größten Anzeigeeflekt dann hervor, wenn die Breite des offenen
Raumes auf dem Schirm 24 annähernd gleich der Dimension des Fleckes parallel zur
Bewegungsrichtung ist. Ist die öffnungsbreite des Schirmes nur die Hälfte der Ausdehnung
des Fleckes in der Bewegungsrichtung; dann ist der Anzeigeei3ekt am kleinsten.
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Es:ist zu beachten, daß die Frequenz der Wechselstromkomponente des
photoelektrisehen Stromes in dem Widerstand 13 - für irgendeine gegebene konstante
Bewegungsgeschwindigkeit des Materials unabhängig-von der Fl.eckgröße stets dieselbe
bleibt. Es kann daher de Empfindlichkeit des Systems durch .Nnordnung eines Stromkreises
erhöht -werden, der für diese Frequenz abgestimmt ist. Statt eines abgestimmten
Stromkreises können Resonanzrelais o. dgl. benutzt werden.
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Die in Fig.5 erzielte Wirkung kann an Stelle .der Verwendung Beines
in kurzer Entfernung von dein Material 23 befindlichen Rasters ,auch durch ein entsprechendes
optisches Beleuchtungssystem :erreicht werden, das eine Blende mit Öffnungen nach
dem Muster des Rasters 2¢ ,aufweist und ein Bild davon auf das Material projiziert.
Wenn. der Fleck 25 abwechselnd durch die beleuchteten Bänder Rund die dunklen Zonen
hindurchläuft; wird die gleiche Wirkung erzielt wie durch die Anwesenheit des Rasters
24 in Fig. 5.
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Fig.6 zeigt eine Materiälprüfungsanlage unter Verwendung einer Schaltung
mit Photozellen in zwei Zweigen der Brücke 9, entsprechend der in der Fig. i verwendeten
elektrischen Anordnung. Das Material 23 läuft Ununterbrochen nänter einem
Raster wie in Fig. 5 hindurch. Das hier angewandte Raster besteht jedoch aus mehreren
senkrechten Sperren,die abwechselnd reflektierend und nichtreflektierend ausgebildet
sind. Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, haben die Sperren 26 an beiden Seiten. reflektierende,
die Sperren. 27 an beiden Seiten nichtreflektierende Oberflächen. Das Material wird
von oben durch eine oder mehrere Lichtquellen 22 beleuchtet. Das Licht vom Fehler
25 (wenn, dieser zunächst einmal als leuchtender Punkt angenommen wird) wird damit
während seiner Bewegung von Sperre 26 zu Sperre 27 nach vorwärts in der Bewegungsrichtung
.des Materials reflektiert. Nach Passieren der Sperre 27 wird das Licht rückwärts
reflektiert.
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- Mehrere Photozellen 6 und. 6o sind vorgesehen, von denen ein Teil
6 in die Richtung der Materialbewegung, die anderen, 6, gegen die Bewegungsrichtung
geneigt sind. Daher wird das von einem Fleck 25 kommende Licht im Augenblick des
Laufens von Sperre 26 nach Sperre 27 so reflektiert, daß die von dem dunklen Fleck
25 herrührende Lichtverminderung auf die Photozellen 6o, nicht aber auf die Zellen
6 wirkt. Läuft darauf der Fleck von Sperre 27 nach Sperre 26, so werden umgekehrt
die Zellen 6 nicht, wohl aber die Zellen 6o beein.flußt.
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Das Wandern des Fleckes 25 beenflußt danach abwechselnd die Photozellen
6 und 6o und erzeugt damit eine Wech.selstromkomponente in den photoelektrischen
Strömen. Die Wirkungsweise der Brücke g und der angeschlossenen
Schaltung
entspricht dem ixt Fig. i beschriebenen.
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Bei dieser Anordnung kann jede gewünschte Zahl von Photozellen verwendet
werden; es werden alle Zellen der Gruppe 6 parallel zueinander in einen Zweig und
alle Zellen der Gruppe 6o in .den anstoßenden Zweig der Brücke 9 gelegt. Geeignete
Abdeckungen mit oder ohne Linsensystemen (in der Fig. 6 nicht dargestellt) können
für die Photozellen; 6 und 6o vorgesehen werden, um unierwünschte direkte Lichtstrahlung
abzuschirmen.
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Wie der Fachmann sofort einsieht, beschränkt sich die Verwendtungsmögaichkeit
der vorstehend beschriebenen Anordnung nicht auf die Ermittlung von dunklen Flecken
auf hellerem Material, sondern ges können ebensogut hellere Farbflecke auf dunklem
Material ermittelt werden.
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Wenn bei der Beschreibung der Erfindung immer von Licht die Rede war,
so soll ausdrücklich festgestellt werden, daß die Anordnungen nicht nur für sichtbares
Licht verwendbar sind. Jeder Fachmann erkennt, daß die Erfindung auch in Verbindung
mit jeder anderen Wellenart angewandt werden kann, die eine Brechung und eine Reflexion
erlaubt, wie ultraviolette oderinfrarote Strahlung usw. Natürlich können dann auch
im Sinne der Erfindung statt der Photozellen andere Vorrichtungen gebraucht werden,
die auf entsprechende Wellenlängen ansprechen, wie z. B. thermoempfindliche Vorrichtungen
und ähnliches.
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Bemerkt sei noch, daß auch unter Verwendung von Photozellen andere
als die beschriebenen Ausführungen möglich sind. Beispielsweise kann die Unterbrechenvirkung
des Rasters netter Umständen auch durch die Ausbildung der Photozelle selbst erreicht
werden, wenn die lichtempfindliche Elektrode in der Form einer Jalousie oder mit
darin enthaltenen aktiven und inaktiven Teilen ausgebildet ist.